Typische Temperaturkurve für traditionelles bleifreies Reflow-Löten mit Sn96,5Ag3,0Cu0,5-Legierung.A ist der Heizbereich, B ist der Bereich mit konstanter Temperatur (Benetzungsbereich) und C ist der Zinnschmelzbereich.Nach 260S ist die Kühlzone.
Temperaturkurve für traditionelles bleifreies Reflow-Löten mit Sn96,5Ag3,0Cu0,5-Legierung
Der Zweck der Heizzone A besteht darin, die Leiterplatte schnell auf die Flussmittelaktivierungstemperatur aufzuheizen.Die Temperatur steigt in etwa 45–60 Sekunden von Raumtemperatur auf etwa 150 °C an, und die Steigung sollte zwischen 1 und 3 liegen. Wenn die Temperatur zu schnell ansteigt, kann es zu einem Zusammenbruch und zu Defekten wie Lotperlen und Brückenbildung kommen.
Konstanttemperaturzone B, die Temperatur steigt sanft von 150°C auf 190°C.Die Zeit richtet sich nach den spezifischen Produktanforderungen und wird auf etwa 60 bis 120 Sekunden eingestellt, um die Aktivität des Flussmittellösungsmittels voll zur Geltung zu bringen und Oxide von der Schweißoberfläche zu entfernen.Wenn die Zeit zu lang ist, kann es zu einer übermäßigen Aktivierung kommen, was die Schweißqualität beeinträchtigt.In diesem Stadium beginnt der Wirkstoff im Flussmittel zu wirken und das Kolophoniumharz beginnt zu erweichen und zu fließen.Der Wirkstoff diffundiert und infiltriert mit dem Kolophoniumharz auf dem PCB-Pad und der Lötendoberfläche des Teils und interagiert mit dem Oberflächenoxid des Pads und der Lötoberfläche des Teils.Reaktion, Reinigung der zu schweißenden Oberfläche und Entfernung von Verunreinigungen.Gleichzeitig dehnt sich das Kolophoniumharz schnell aus und bildet einen Schutzfilm auf der Außenschicht der Schweißfläche, der diese vor dem Kontakt mit Außengas isoliert und so die Schweißfläche vor Oxidation schützt.Der Zweck der Einstellung einer ausreichend konstanten Temperaturzeit besteht darin, dass das PCB-Pad und die Teile vor dem Reflow-Löten die gleiche Temperatur erreichen und der Temperaturunterschied verringert wird, da die Wärmeabsorptionsfähigkeiten verschiedener auf der PCB montierter Teile sehr unterschiedlich sind.Verhindern Sie Qualitätsprobleme, die durch Temperaturungleichgewichte während des Reflow-Lötens verursacht werden, wie z. B. Tombstones, falsches Löten usw. Wenn sich die Zone mit konstanter Temperatur zu schnell erwärmt, dehnt sich das Flussmittel in der Lotpaste schnell aus und verflüchtigt sich, was zu verschiedenen Qualitätsproblemen wie Poren und Blasen führt Zinn und Zinnperlen.Wenn die konstante Temperaturzeit zu lang ist, verdunstet das Flussmittel übermäßig und verliert beim Reflow-Löten seine Aktivität und Schutzfunktion, was zu einer Reihe nachteiliger Folgen wie virtuellem Löten, geschwärzten Lötstellenrückständen und matten Lötstellen führt.In der tatsächlichen Produktion sollte die konstante Temperaturzeit entsprechend den Eigenschaften des tatsächlichen Produkts und der bleifreien Lotpaste eingestellt werden.
Die geeignete Zeit für die Lötzone C beträgt 30 bis 60 Sekunden.Eine zu kurze Schmelzzeit des Zinns kann zu Defekten wie schwachem Löten führen, während eine zu lange Zeit zu überschüssigem dielektrischem Metall führen oder die Lötstellen dunkler machen kann.In diesem Stadium schmilzt das Legierungspulver in der Lotpaste und reagiert mit dem Metall auf der gelöteten Oberfläche.Zu diesem Zeitpunkt siedet das Flussmittel, beschleunigt die Verflüchtigung und Infiltration und überwindet die Oberflächenspannung bei hohen Temperaturen, sodass das flüssige Legierungslot mit dem Flussmittel fließen, sich auf der Oberfläche des Pads verteilen und die Lötendfläche des Teils umhüllen kann, um eine Form zu bilden eine benetzende Wirkung.Theoretisch ist die Benetzungswirkung umso besser, je höher die Temperatur ist.In praktischen Anwendungen muss jedoch die maximale Temperaturtoleranz der Leiterplatte und der Teile berücksichtigt werden.Durch die Anpassung der Temperatur und Zeit der Reflow-Lötzone soll ein Gleichgewicht zwischen der Spitzentemperatur und der Lötwirkung angestrebt werden, d. h. die ideale Lötqualität innerhalb einer akzeptablen Spitzentemperatur und -zeit erreicht werden.
Nach der Schweißzone folgt die Kühlzone.In dieser Phase kühlt das Lot von flüssig auf fest ab, um Lötstellen zu bilden, und in den Lötstellen bilden sich Kristallkörner.Durch schnelles Abkühlen lassen sich zuverlässige Lötstellen mit strahlendem Glanz herstellen.Dies liegt daran, dass eine schnelle Abkühlung dazu führen kann, dass die Lötverbindung eine Legierung mit einer dichten Struktur bildet, während eine langsamere Abkühlungsrate eine große Menge an Intermetall erzeugt und größere Körner auf der Verbindungsoberfläche bildet.Die Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit einer solchen Lötverbindung ist gering und die Oberfläche der Lötverbindung ist dunkel und weist einen geringen Glanz auf.
Einstellung der Temperatur für bleifreies Reflow-Löten
Beim bleifreien Reflow-Lötverfahren sollte der Ofenhohlraum aus einem ganzen Stück Blech gefertigt werden.Wenn der Ofenraum aus kleinen Blechstücken besteht, kann es bei bleifreien hohen Temperaturen leicht zu einer Verformung des Ofenraums kommen.Es ist unbedingt erforderlich, die Gleisparallelität bei niedrigen Temperaturen zu testen.Wenn sich die Schiene aufgrund der Materialien und Konstruktion bei hohen Temperaturen verformt, ist ein Verklemmen und Herunterfallen der Platine unvermeidlich.In der Vergangenheit war bleihaltiges Lot Sn63Pb37 ein übliches Lot.Kristalline Legierungen haben den gleichen Schmelzpunkt und die gleiche Gefrierpunkttemperatur, beide 183 °C.Die bleifreie Lötverbindung von SnAgCu ist keine eutektische Legierung.Sein Schmelzpunkt liegt zwischen 217 °C und 221 °C.Die Temperatur ist fest, wenn die Temperatur unter 217 °C liegt, und die Temperatur ist flüssig, wenn die Temperatur über 221 °C liegt.Wenn die Temperatur zwischen 217 °C und 221 °C liegt, weist die Legierung einen instabilen Zustand auf.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. November 2023